コア（製造）

中子は、鋳造や成型工程で内部空洞や凹角（180°を超える内角）を作るために使用される装置です。中子は通常、部品から取り出すために破壊される使い捨てアイテムです。 ^[1]中子は砂型鋳造で最も一般的に使用されますが、ダイカストや射出成形にも使用されます。

例えば、コアは鋳造エンジンブロック内部に複数の通路を定義します。GM V-8エンジンの1つのモデルでは、鋳造ごとに5つの乾燥砂コアが必要です。^[1]

• コアサンド
• ベントナイト粘土
• 粉砕石炭
• 樹脂オイル

コアは、ドラフトを許容できない特徴や、コアレス鋳造や鋳型に統合できない詳細を提供するのに役立ちます。 ^[1]

主な欠点は、コアを組み込むための追加コストがかかることです。^[1]

コアには7つの要件がある: ^[2]

1. グリーン強度：グリーン状態では、取り扱いに十分な強度が必要です。
2. 硬化状態では、鋳造の力に耐えられるだけの強度が必要です。したがって、圧縮強度は 100 ～ 300 psi (0.69 ～ 2.07 MPa) である必要があります。
3. ガスを逃がすためには、透過性が非常に高くなければなりません。
4. 脆さ: 鋳造または成形品が冷えると、材料が収縮してコアが壊れるほどに弱くなければなりません。さらに、コアはシェイクアウト時に簡単に取り外せる必要があります。
5. 鋳造または成形中にコアが熱い金属に囲まれていることが多いため、優れた耐火性が求められます。
6. 滑らかな表面仕上げ。
7. 金属注入時のガス発生を最小限に抑えます。

コアには多くの種類があります。適切なコアの種類の選択は、生産量、生産速度、必要な精度、必要な表面仕上げ、および使用する金属の種類によって異なります。たとえば、特定の金属は、特定の種類のコア砂から放出されるガスに敏感です。また、他の金属は融点が低すぎるため、シェイクアウト中にバインダーを適切に分解して除去することができません。^[2]

生砂コアでは、細長い形状の鋳造は困難または不可能です。鋳造可能な長い形状の場合でも、機械加工する材料がまだ多く残ります。典型的な用途は、鋳造品の貫通穴です。^[2]

ドライサンドコアを作る最も簡単な方法は、ダンプコアボックスを使用することです。この方法では、箱の中に砂を詰め、上部の高さまで削ります。次に、箱の上に木または金属の板を置き、2つをひっくり返すと、コアセグメントがコアボックスから落ちます。次に、コアセグメントを焼くか硬化させます。次に、複数のコアセグメントを熱接着するか、他の方法で取り付けます。粗い部分はすべてやすりで削るか、サンドペーパーで磨きます。最後に、コアにグラファイト、シリカ、または雲母を軽く塗布して、表面仕上げを滑らかにし、耐熱性を高めます。^[2] 一体型コアは、分割コアボックスで作られるため、組み立てる必要がありません。分割コアボックスは、その名のとおり、2つの半分で構成され、砂を入れるための穴が少なくとも1つあります。断面が一定の単純なコアの場合は、特別なコア製造押出機で作成できます。押し出し成形したものを適切な長さに切断し、硬化します。より複雑な一体型コアは、射出成形やダイカストと同様の方法で製造することができる。^[2]

コアの種類:

• コールドボックス
• ハーフコアボックス
• ダンプコアボックス
• スプリットコアボックス
• 左右のコアボックス
• ギャングコアボックス
• ストリックルコアボックス
• ルーズピースコアボックス

コアは、可溶性コア射出成形プロセスにおける複雑な射出成形に使用されます。まず、可溶性合金または低融点ポリマーからコアが作られます。次に、コアを射出成形金型のダイス内に配置し、プラスチックを金型内に射出します。次に、成形品をコアを入れたまま金型から取り出します。最後に、コアを熱湯で溶かして成形品から洗い流します。

強度を高めるために、コア砂に特殊なバインダーが導入されます。最も古いバインダーは植物油でしたが、現在は穀物や粘土と組み合わせて合成油が使用されています。コアは対流オーブンで200〜250°C（392〜482°F）で焼かれます。熱によりバインダーが架橋または重合します。このプロセスは単純ですが、寸法精度は低いです。^[3]

別のタイプのバインダープロセスは、ホットボックスプロセスと呼ばれ、バインダーとして熱硬化性樹脂と触媒を使用します。バインダーを含む砂は、約230°C（446°F）（名前の由来）に加熱されたコアボックスに詰められます。コアボックスの熱い表面に触れるバインダーは、10〜30秒以内に硬化し始めます。バインダーの種類によっては、完全に硬化するためにさらに焼く必要がある場合があります。 ^[4]この方法を使用して製造されたコアは、「シェルコア」と呼ばれることがあります。これは、コアの外側の層のみが熱いコアボックスと接触したときに硬化することが多いためです。コアボックスを開いてコアを取り外すと、コア内の硬化していない砂が捨てられ、再利用されます。この方法は、コールドボックスのコア製造でも見られますが、コールドボックスのシェルコア製造はあまり一般的ではありません。

同様に、コールドボックス法では、特殊なガスを使用して硬化するバインダーを使用します。バインダーでコーティングされた砂は、コアボックスに詰められ、硬化ガスを導入できるように密封されます。これらのガスは、多くの場合、有毒（アミンガスなど）または臭気（SO ₂など）であるため、特別な処理システムを使用する必要があります。ただし、高温は必要ないため、コアボックスは金属、木材、またはプラスチックで作ることができます。追加の利点は、コア表面の穴からガスを導入すると、コアの表面のみが硬化して中空のコアを形成できることです。残りの砂は捨てて再利用できます。^[4]たとえば、コールドボックスの砂型鋳造コアバインダーは、二酸化炭素にさらされると硬化するケイ酸ナトリウムです。^[5]

空気硬化砂では、室温でコアを製造するために特殊なバインダーが使用されています。これらの砂は、有機バインダーと硬化触媒が砂の中で混合され、硬化プロセスを開始するため、ガス触媒を必要としません。これの唯一の欠点は、触媒を混ぜた後、砂を使用できる時間が短いことです。室温でコアを製造する3番目の方法は、シェル成形です。^[4]

ノーベイクサンドという用語は、コールドボックス法またはエアセット法のいずれかを指します。^{[4] [5]}

コアの強度を高めるために、内部にワイヤーやロッドを追加することができます。また、収縮性を高めるために、コアの中央にわらを追加したり、中空のコアを使用したりできます。この特性は、大量の収縮が発生するため、鋼の鋳造にとって特に重要です。^[4]

非常に小さなコアを除き、すべてのコアにはガスを放出するための通気孔が必要です。通気孔は通常、鋳型の表面からコアまで小さなワイヤーを使用して穴を開けることで形成されます。これが不可能な場合は、コアにシンダーとコークスを追加して透過性を高めることができます。 ^[4]

Fub ^{what is it?} ≤0 の場合、チャプレットは使用されません。

Fub>0 の場合、チャプレットが使用されます。

前述のように、コアは通常、鋳型内の 2 つのコア プリントによってサポートされます。ただし、コアが 1 つのコア プリントのみを使用する状況もあり、その場合は片持ち端をサポートするために他の手段が必要になります。これらは通常、チャプレットの形で提供されます。これは、鋳型表面とコアの間の隙間を埋める金属製のサポートです。チャプレットは鋳造物の一部となるため、鋳造される金属と同じか類似の材料でなければなりません。さらに、チャプレットの設計を最適化する必要があります。小さすぎると完全に溶けてコアが動いてしまいますが、大きすぎると表面全体が溶けて鋳造された金属と融合できないためです。鋳造欠陥を引き起こしたり、鋳造物に弱い部分を作る可能性があるため、チャプレットの使用も最小限に抑える必要があります。^[6]コアは溶融金属の中で上方に浮き上がる傾向があるため、通常は上部のチャプレットを下部のチャプレットよりも強くすることがより重要です。^[7]

凹角鋳造では、コアの代わりにチークを使用することができる。これは、コープとドラグに加えて、鋳枠の3番目のセグメントである。これにより、鋳型全体を生砂と取り外し可能なパターンから作ることができる。この方法の欠点は、鋳型製作の作業が増えることであるが、量が少ない場合には有利である。しかし、大量の鋳造が必要な場合は、通常、コアを使用する方がコスト効率が良い。^[6]

• コアプラグ

• デガーモ、E. ポール; ブラック、J. T.; コーサー、ロナルド A. (2003)、製造における材料とプロセス(第 9 版)、Wiley、ISBN 0-471-65653-4。